装备制造电气技术应用(「电力电气」轨道交通电力机车核心部件智能制造新模式应用)

1.实施智能制造的必要性

轨道交通具有环保、低碳、节能、运量大、速度快、安全可靠、集约用地等优势，是解决城市交通拥堵、环境污染严重、能耗过高等问题的最佳选择。当前，我国轨道交通正进入一个前所未有的蓬勃发展期，我国已经成为世界上最大的轨道交通建设市场。传统的制造模式已无法满足市场需求，牵引系统用电机在制造、检测、装配等大部分工序自动化程度低，属于劳动密集型生产，劳动强度大，产品质量不稳定，缺少标准；制造水平较高的企业主要处于“局部的智能装备+部分设备联网+分离的信息系统”阶段，与智能制造的差距较大。

成都中车电机有限公司与国内外同行业相比，在生产效率、产品质量、技术水平等方面的综合竞争力仍有差距，需要改变原有落后的生产模式，探索应用智能制造新模式。在电机定转子铁芯叠装、电机定转子嵌线、联线焊接、线圈制造，总组装、喷涂等工序应用自动化技术，并通过信息化管控系统的定制化进行开发应用，提升智能制造整体水平，有助于国内电机行业整体制造水平的提升和质量突破。

2.产品生产和智能制造新模式的特点

2.1产品生产特点

轨道交通装备核心部件是典型的多品种小批量生产模式，有以下特点：

（1）生产周期长、工艺路线复杂、制造过程中部件生产繁多；

（2）计划变更频繁，对生产计划和调度的快速反应能力要求高；

（3）常出现设计和工艺变更；

（4）生产需求资源较多，涉及面广，多制造资源的合理调配和管理复杂，关键设备和供应链对订单进度和产品交付周期影响较多。

2.2智能制造新模式特点

为满足以上生产特点，应探索应用智能制造新模式。

（1）组建产、学、研联合体。将系统集成商、软件开发商、智能装备制造商、研究机构等紧密联合起来，组建产、学、研联合体，制定可行的联合体工作方案，实现信息共享、经验共享，保证项目的顺利开展。

（2）柔性化的自动化叠装系统。电机自动化叠装系统将叠片、检测、整形、叠压、组装、焊接有效的结合在一起，通过自动化技术，实现产品生产的标准化、准时化，提高生产效率和产品质量。可根据生产ERP和物料供应指令快速调整制作工艺，适应不同产品的制造，实现柔性化生产。

（3）自动化的物流系统。在自动叠装系统、线圈自动化流水线、自动嵌线系统中，通过自动物料转运桁架、自动物料转运车、机器臂等，实现物料自动转运、上下料功能；设置工件缓存区，完工后自动送至下一工位，提高转运效率。

（4）智能化的诊断检测。在线圈自动化流水线设计中，增加线圈浸水智能化检测装置，并通过信息化系统的应用，全方位无缝在线检测线圈状态，确保不漏检、不错检，简单、智能地解决故障。

（5）生产过程实时监控。对生产管理、设备管理、质量监控、物流管理、安全监控、工艺执行情况进行监控，实现制造信息联网，查看各种异常情况，分析产生的原因，及时制定解决方案。

（6）智能制造模式和标准相结合。以自动叠片系统为切入点，开展智能制造的生产模式，关键技术的研究与应用验证，项目将形成关键核心部件的智能制造相关标准，为其他部门和企业智能化改造提供参考。

3.智能制造新模式的实施内容

3.1建设电力机车核心部件智能制造产线

实施轨道交通用电机定转子铁芯叠装、电机定转子嵌线、联线焊接、线圈制造，总组装、喷涂等工序、改造前期准备工作，包括工位场地测绘、工艺布局规划、装备评估保养等，建设定转子铁芯叠装、电机线圈、风电铁芯生产线；通过自动化设备的定制化开发、安装、调试、使用，实现电机自动化生产；通过与企业资源计划系统、制造执行系统和自动物流系统集成，实现智能化生产。

3.2建设电力机车智能组装产线

以电力机车制造核心工序为切入点，综合运用智能组网、传感器网络集群、远程无线传输等先进智能化技术，配合信息化管控系统，实现电力机车真空断路器、高压电压互感器、车顶电缆、高压接地开关和母线等高压电器设备关键部件的智能化装配，通过智能装配系统采集工装状态信息，提供装配计划、过程及结果指示，执行上位机装配工艺信息指令，引导装配人员完成装配逻辑过程，通过智能装配执行系统对总装各个工步进行控制，并实时在上位机进行目视化展示，实现装配过程中防呆防错，从而体现智能化装配系统的实用性、安全性、开放性、易用性、可扩展性和高可靠性等优点，确保电力机车整机质量的可靠性。

3.3开发应用轨道交通装备及组装线智能物料配送和调度系统

以机车电机制造与整车组装车间为应用背景，对物料配送及调度系统进行研究和推广，实现物流智能化。研究串口同步的自主导航多传感器系统时间同步方法，实现多传感器系统采样高精度时间同步；研究基于可控平面约束的激光雷达摄像机直接标定方法，实现激光雷达和图像像素点的直接标定；研究激光雷达和立体图像对的像素级紧融合和松融合方法，实现激光雷达和立体视觉决策级融合障碍检测，提高导航检测系统的可靠性、安全性。

构建物料配送车辆调度多智能体系统，建立物料配送模型，在分析车辆调度作业流程基础上，建立基于多智能体强化物料配送车辆调度的工作流模型，支持物料配送车辆调度的有效运作，搭建智能体模型框架以及车辆调度各组成智能体结构体系，实现轨道交通核心装备制造及组装物料运输、调度及贮存的智能化。

3.4开发应用面向机车智能化装配的信息化管控系统

以实现全面信息化为前提，将现有各系统之间进行整合，消除信息孤岛，通过统一平台高效地协同业务处理，实现智能制造新模式应用。重点定制化开发面向智能化装配的信息化管控系统，一是完善和深化ERP系统在车间作业系统应用，实现关键部件生产及整机组装车间作业工序管理、无纸化领料、质量管控、工艺装备管理等模块的功能完善和开发；二是拟对关键部件生产及整机组装工艺C